塔河油田三号联合站稀油脱水技术实验

2015-02-08金拥军郑军

油气田地面工程 2015年3期

关键词：沉淀物乳状液塔河

金拥军郑军

1中国石化华东石油工程有限公司录井分公司2成都理工大学

塔河油田三号联合站稀油脱水技术实验

金拥军1郑军2

1中国石化华东石油工程有限公司录井分公司2成都理工大学

通过能谱分析、电镜扫描等分析塔河油田三号联稀油脱水异常的中间层成分，结果显示沉淀物具有薄膜和网状结构，主要成分为胶质、沥青质、蜡和黏土矿物。对现场使用效果较好的破乳剂和复配药剂进行评价，得到适合联合站稀油的复合药剂：DSK—2(140mg/L)+十二烷基苯磺酸钠（0.5%）+CaCl2（1%）。稠油加量为25%时脱水效果最好（稀油用于掺稀生产，所以需要将稀油密度控制在0.908g/cm3以下），25%稠油加量的混合油密度为0.903g/cm3、黏度1 200mPa·s左右，DSK—2药剂加量为140mg/L时绝对脱水率能达到66.56%。稠油的加入能有效分散沉淀物，抑制沉淀物的聚集，从而阻止网状结构的形成，最终实现助脱水。

稀油；中间层；脱水；破乳剂；稠油

塔河油田三号联合站位于库车县草湖乡，是集原油脱水、污水处理以及天然气脱硫等多项功能于一体的综合性集输系统。塔河油田三号联稀油密度为0.83～0.90g/cm3，黏度（20℃）＜800mPa·s，前期外输含水控制在0.6%以内，主要用于塔河采油二厂稠油掺稀生产。2014年6月6号开始，联合站稀油含水出现异常现象，对进站油样多次取样沉淀后发现稀油中存在不溶于溶剂油的物质，其含量在15%～20%之间，严重影响了稀油系统的脱水。

1 中间层抑制稀油脱水的机理

正常情况下，在原油乳状液中加入破乳剂后，水分子会发生碰撞，聚并成大分子然后下沉，最终由于油水密度差异出现油水分层现象[1-2]。但三号联合站的稀油由于中间层的存在，水分子被大量地锁在中间层内造成稀油脱水异常。

（1）界面膜阻止水分子聚并。沉淀中含有一定量的胶质、沥青质和蜡，它们是天然的强乳化剂，能形成紧密不易脱附的界面膜，膜具有一定的强度和黏弹性，对分散相液珠起保护作用，使其在相互碰撞时不易聚结，从而形成稳定的乳状液.

（2）扩散双电层抑水分子碰撞。在稀油乳状液中，稀油带负电，水分子表面带正电，胶体状的中间层稳定性强，这样水分子之间的碰撞机会减少，所形成的乳状液稳定性强，进一步抑制了水分子的聚并下沉。

（3）冻胶弱凝胶锁水。中间层中由于有胶质、沥青质、蜡以及黏土矿物等的存在，同时在强力的搅拌条件下不断吸附水分，在油水状态下形成稳定的冻胶或弱凝胶状，锁水能力强。

2 脱水实验

2.1 材料和仪器

乳化剂：DSK—2，十二烷基苯磺酸钠，CaCl2；油样：三号联进站稀油、溶剂油、三号联外输中质油、TH10219稠油井油样；其他试剂：酒精、地层水、蒸馏水。主要仪器：水浴锅、Quanta450型扫描电子显微镜（美国FEI公司）。

2.2 实验方法

（1）中间层提取和分析。在稀油中加入溶剂油制取稀油中的沉淀物，随后取部分沉淀物于鉴定管中，同时按1∶1比例加入地层水，并用力摇晃20～30次，放入65℃水浴锅中恒温静置48h；将一部分沉淀过滤烘干，分别对沉淀物进行原油全分析、能谱分析和电镜扫描分析。

（2）破乳剂评价实验。参照石油与天然气行业标准《原油破乳剂使用性能检测方法（SY/T5281-2000）》，准确向鉴定管中加入100mL三号联油样，加入破破乳剂，在65℃水浴锅中静置，按时观察并记录脱水情况，并参照《原油水含量的测定（蒸馏法）（SY/T8929-2006）》测定原油中的水含量，计算最终的破乳剂脱水率。

3 结果与讨论

3.1 稀油沉淀的制备与分析

稀油洗油结果显示，下层为稀油沉淀物，洗涤富集的物质从上到下依次呈浆状、半固相、固相，将沉降后的容器倒置后，大部分物质依然留在原位置，如图1所示。该沉淀物在加入地层水并摇晃后会形成冻胶，且在65℃水浴锅中不出现油水分离现象，如图2所示，说明稀油中的沉淀物饱和水能力强。

图1 稀油沉淀物

图2 沉淀物吸水摇晃后成胶

通过能谱分析、电镜扫描和原油全分析显示沉淀物中具有薄膜和网状结构，主要成分为胶质、沥青质、蜡和黏土矿物等，成分复杂，结果见图3。

图3 电镜扫描及能谱分析

3.2 破乳剂评价

通过评价现场使用效果较好的破乳剂和复配药剂，得到适合三号联稀油的复合药剂：DSK—2 (140mg/L)+十二烷基苯磺酸钠（0.5%）+CaCl2（1%）。其中DSK—2为聚醚类新型破乳剂，能有效解除胶质、沥青质的油膜对油水乳状液的影响；十二烷基苯磺酸钠为阴离子表面活性剂，是使用最早的一类用于油包水的破乳剂；CaCl2能有效用于油水双电层，同时可增大水样密度并进一步促进油水分离。实验结果表明：复合药剂对稀油脱水效果好，绝对脱水率能达到80%以上，见表1。

另外，在室内评价了稠油助脱水效果，其中稠油来源于TH10219单井，油样密度0.942g/cm3，黏度为10000mPa·s。结果显示：稠油加量为25%时脱水效果最好（稀油用于掺稀生产，所以需要将稀油密度控制在0.908g/cm3以下），25%稠油加量的混合油密度为0.903g/cm3、黏度1200mPa·s左右，DSK—2药剂加量为140mg/L时绝对脱水率能达到66.56%。稠油的加入能有效分散沉淀物，抑制沉淀物的聚集，从而阻止网状结构的形成，最终实现助脱水。

2014年10月份现场稀油含水偏高严重，10月28日，现场将中质油加入稀油中进行助脱水。至11月10日，稀油含水从11.2%下降到3.7%，脱水效果良好，结果见表2。